用于车辆安全驾驶的路面精确信息服务系统的研究
这是一篇关于车联网,系统设计,路面信息识别检测,CAN,阿里云的论文, 主要内容为随着汽车拥有量不可逆转的稳步上升,道路和车辆交通情况已经在人们的日常生产生活中扮演着非常重要的角色。此前人们更多地关注车辆及交通流量,而对与之相关的路面信息的关注非常少。路面状况是造成交通事故的重要原因之一,当车辆经过异常坑洞凸起或急弯时,由于没有及时调整速度或姿态,导致车辆损坏、侧翻和失控。路面状况的数据采集非常困难,一方面由于路网庞大,采集的工作量巨大;另一方面路面状况是动态信息,需要持续采集。在路面信息的应用层面,目前更多只停留在地图展示,供市政部门维护参考;缺少司机和车辆根据路面信息进行安全驾驶控制的应用,如当车辆将要过急弯时,提前获得该路面信息,不仅司机能够及时刹车减速,车辆也可以通过改变空气悬架左右高度差,以实现安全过弯。针对这些问题,本文设计并实现了一个用于车辆安全驾驶的路面精确信息服务系统,主要研究内容如下:1.设计系统的整体架构。结合商用车零部件公司的需求背景,将整体架构模块分成了数据采集终端、数据接入与解析平台、应用平台及终端,详细阐述了每个部分的设计思路以及解决方案,其中的数据接入与解析平台主要阐述阿里云的相关服务。2.针对数据采集终端进行具体开发实现。数据采集终端分为车辆CAN路由和安装了采集App的安卓手机,两者均可作为本系统的数据来源。对于车辆CAN路由,一方面能够实现报文的隔离转发,并设计了配套的配置上位机;另一方面通过CAN的相关标准协议,提取并解析相关CAN报文,得到车辆状态数据。对于安卓手机采集App,采集手机的加速度传感器、陀螺仪以及安卓地理位置服务数据,基于Paho Android Service将数据上报到阿里云物联网平台。3.研究基于群体感知模式的路面精确信息识别检测。在曲率识别中,通过CART决策树对道路类型进行判断,只对非普通城市道路的弯道进行记录。添加方向属性用于描述形成该数据点时采集终端的移动方向。使用DBSCAN算法聚类在群体感知模式下形成的初步数据点,再经地理坐标转换后得到最终的路面精确信息数据库。4.设计路面精确信息在车辆安全驾驶上的应用。以安卓手机导航App作为路面精确信息的应用载体,设计了数据点匹配算法,并提出结合车辆状态和获得的路面精确信息调整车辆速度和姿态,提高车辆行驶安全性的理论方案。5.完成系统的功能测试和结果分析。针对本系统提出的设计目标与需求,设计测试方案,对系统数据流、系统的辅助功能模块和系统整体进行了测试。根据测试结果,验证了用于车辆安全驾驶的路面精确信息服务系统的可用性。
GPRS无线数据采集与CAN总线远程监控系统设计与开发
这是一篇关于远程监控,虚拟串口,B/S,CAN,GPRS的论文, 主要内容为当前电子通信技术,网路通信技术,工业控制,远程监控,无线通信技术及测控技术的迅猛发展,在工厂里使用大量的智能仪表,大多数的这类仪表都具有串行通信接口,伴随着无线通信技术的稳定与功能完善,以及INTERNET普及,将无线通信技术用于测控领域,实现对仪表及其他数据终端的数据上传,已成为可能。由此可以实现工业控制网络与企业信息网的集成使用,进而可以实现远程监控与大范围内的信息共享,实现并提高工厂的自动化程度,设备操作维护人员可以在监控室内随时了解现场设备的运行情况,降低了劳动力的成本,提高经济效益。 在远程监控系统中,系统管理人员不但可以监视远程仪表的运行情况,并且可以根据需要,结合中心数据的分析,智能的发出各种控制指令;实现对远程仪表数据的查询,检索,设置,以及远程操作等。 本文详细介绍了系统总体方案规划与设计,进行硬件电路设计,器件的选择与电路所需的各种器件参数。针对当前流量仪表采集数据主要遵循MODBUS协议,采用虚拟串口技术,细致的进行了串口通信驱动的研究设计及测试,在PC机平台上模拟现场仪表向上位机发送数据包,并对传送到的数据包进行分析与研究。实现各种数据格式的转化,以固定的格式存储到数据库。针对流量监控系统最常见的系统管理功能,选择合适的软硬件开发平台,结合功能需求分析设计选择合适的数据库管理软件,并进行数据库系统结构分析设计,建立数据库的概念与数据模型,设计库表结构,存储过程等。在软件编程时采用B/S结构,进行流量管理系统内容的架构分析与设计,确定详尽的需要管理的内容,进行功能划分,并对各个子模块进行采用三层架构编程以实现其具体功能。
水下机器人充油式模块化控制系统研制
这是一篇关于AUV,水下控制系统,充油式封装,模块化,ROS,CAN的论文, 主要内容为水下机器人在海洋探测和开发方面扮演重要角色,而水下控制系统是影响水下机器人智能性的关键因素。目前大多水下控制系统仍采用一体化干式封装,即测控单元模块均密封在同一个舱体中,拓展性和维护性较差。针对以上情况,本文总结了水下机器人设计及实际应用经验,通过对水下机器人常用测控需求的功能与模块定义划分、基于线缆导轨一体化设计封装底座和现场总线的模块间互联组网架构、电子元器件的有限元仿真分析、软管式压力补偿结构的充油式模块封装以及模块的故障识别等具体内容的研究,研制兼具嵌入式系统紧凑性和可编程逻辑控制器(PLC)模块化特点的水下机器人充油式模块化控制系统,并以AUV为应用载体,实现一套基于充油式模块化控制系统的AUV,验证水下机器人可通过将常规的一体式封装控制系统替换为本文设计的充油式模块化控制系统,以提升水下控制系统的可靠性、拓展性和易维护性。设计的充油式模块化控制系统硬件上以STM32芯片为主控制器,使用CAN总线来实现系统模块间的组网互联,将系统整体需求分解并设计对应不同功能的电路板卡。软件上基于μC/OS-III实时操作系统对主控板卡进行开发并实现了系统任务的逻辑处理,对多个子板卡通过裸机开发实现了对应的特定功能。除此之外,本文还进行了干舱测控系统与移动端监控平台设计。干舱测控系统搭载AUV中暂不能充油耐压的非自研模块和传感器,以Jetson Nano为嵌入式硬件平台,对传感器进行数据采集,同时基于ROS机器人操作系统使用话题通信实现节点之间的信息交互,通过Wi Fi使用UDP通信作为系统与移动端的通信方式。移动端监控平台软件实现了数据监测和运动控制的功能以供AUV在水面时的数据传输和调试。通过对充油式模块化控制系统各个模块的硬件功能测试,板卡耐油压测试、充油式模块耐压测试和高低温测试等模拟实际工作环境测试,多模块整体的组网联调和故障诊断测试,验证充油式模块化控制系统达到了预期设计目标。完成了AUV干舱测控系统的各节点功能测试以及AUV系统联调测试,结果表明整个AUV系统可以满足水下测控需求,验证了充油式模块化控制系统在AUV中应用的可行性。
电动汽车电池管理系统测试平台的设计和研究
这是一篇关于电池管理系统,测试平台,CAN,LabWindows/CVI的论文, 主要内容为电池管理系统(Battery Management System,简称BMS)作为电动汽车电池系统的”大脑”,在电动汽车安全运行、续航里程、使用寿命等方面起着至关重要的作用,因此国内外众多高校企业以及科研院所对电池管理技术做了长期且深入的研究,且大量研究成果已经应用于电动汽车上。我国的电池管理系统产业也初具规模,随着电池管理系统产业化的到来,对其在出厂、选型、定期维护阶段进行测试就显得十分必要。本文以电动汽车电池管理系统测试平台为研究对象,在详细了解电池管理系统各个功能单元及其具体实现基础上,制定了针对电池管理系统测试平台硬件的实现方案。测试平台采用主从设计结构,涵盖了控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)通信单元、单体电压模拟单元、温度模拟单元、总电压模拟单元、总电流模拟单元、绝缘电阻模拟单元、驱动检测单元。硬件方面:本文对方案中各个硬件单元的设计原理、电路原理图、印刷电路板进行详细介绍。软件方面:本文制定了上位机和底层硬件的详细通信协议,并对各个测试单元底层单片机软件原理框架和具体的实现流程以及代码进行了详细的剖析。上位机开发选用的LabWindows/CVI开发平台,并对其基本的设计流程、核心技术难点和上位机界面进行介绍。最后对各个硬件功能单元的输出进行了校准并结合开发的上位机对样品BMS进行试验,校准试验数据表明测试平台各个硬件单元具有较高的输出精度,且输出稳定;样品BMS的试验数据验证了平台的设计功能和实际使用效果,文末对测试平台的不足之处进行了指出,并提出了改进建议。
燃料电池汽车动力系统的远程监控系统
这是一篇关于燃料电池汽车,电池管理,远程监控,4G,CAN的论文, 主要内容为随着汽车技术的不断发展以及人们对于汽车需求量的不断增加,传统内燃机车会产生大量的化石燃料消耗和污染物排放,由此促进了世界各国进行能源结构调整,全球汽车工业也开始积极发展新能源汽车,其中燃料电池因具有能量转换效率高、燃料来源广泛、环境友好等优点被应用于交通、电力等领域,燃料电池汽车也被视为未来汽车发展的方向。目前,燃料电池汽车已逐步发展到了市场商用化阶段,这就对燃料电池汽车的性能提出了更高的要求。因此为掌握燃料电池汽车运行过程中的可靠性与安全性,对燃料电池汽车动力系统的工作状态实施远程监控是十分必要的。为了设计开发燃料电池汽车动力系统的远程监控系统,本文通过阅读大量相关技术文献,对国内外燃料电池汽车以及车辆远程监控技术研究现状有了深入了解和掌握,并对燃料电池汽车基本原理及关键技术做了详细论述。然后基于燃料电池汽车的基本结构以及工况参数分析提出了总体设计方案,同时对汽车车载终端的通信技术协议规范做了介绍,通过论证选择了远程监控的通信方式。该系统主要由车载移动采集终端和远程监控中心两部分组成,车载移动终端的硬件设计采用STM32F103ZET6作为主控芯片,根据系统的功能需求详细设计了最小系统电路、CAN总线驱动电路、GPS模块接口电路、4G接口电路、语音合成模块接口电路、显示屏接口电路、电源转换电路。基于Keil5开发环境展开系统软件设计,按照车载移动终端的工作流程详细设计了系统初始化程序、CAN通信协议、GPS接口通信程序流程设计、4G接口通信程序流程设计、语音合成模块控制程序设计、显示屏模块程序流程设计。远程监控中心的软件设计主要包括4G网络通信部分以及上位机数据接收、显示、储存部分,基于Lab VIEW环境设计开发了用户登录模块、网络通信与数据接收模块、监控数据显示模块以及数据存储模块。最后,搭建实验环境对燃料电池汽车动力系统运行状态参数的远程监控系统进行测试与验证。首先对所开发的车载通信终端的CAN总线通信功能作测试,在此与所开发的电池管理系统为例做了CAN通信测试实验;利用4G通信模块通过4G网络实现了车载移动终端与后台上位机之间的数据远程传输;基于GPS模块实现了对车辆地理信息和时间信息等的获取并将信息实时显示到触摸屏上;车载移动数据采集终端设置语音合成模块为燃料电池汽车提供语音提示等功能;最后远程监控中心将所接收的车载数据予以储存和分析处理。各功能测试实验基本验证了该远程监控系统技术方案的可行性,达到了课题研究预期的目标要求,对于燃料电池汽车的安全稳定运行有一定的实际意义。
基于CAN总线的车辆数据采集与远程监控系统研发
这是一篇关于数据采集,Android手机,CAN,远程监控的论文, 主要内容为目前新能源汽车技术、共享汽车技术、车联网技术发展火热,给人们出行带来更多便利和体验的同时,也给出行安全和管理带来了挑战。通过车辆自诊,并对其位置、故障以及状态信息等实时监控成为了互联网出行的重要发展方向。本文采用了“智能终端+Windows客户端+远程服务器端”的模式,设计了一套数据采集与远程监控系统,有效实现了车辆数据的采集、分析、诊断和实时监控。首先,基于Android智能手机设计了一款数据采集软件。借助WiFi通信,建立了手机与车载终端之间的连接,实现了车载数据无线采集。利用手机自带的GPS模块以及高德地图SDK,完成了车辆位置信息的实时获取。其次,对车载CAN协议DBC文件进行了研究,在此基础之上,基于Windows开发了一套CAN解析软件。通过分析Node、Message、Signal之间的关系,实现了DBC协议的编辑和解析。根据协议规范,定义了信息帧到信号的解析函数。分析了WPF下坐标图绘制的多种方案,并最终制定了一种动态曲线更新方法。第三,在阿里云服务器下,基于SSM框架开发了远程监控系统。通过加载高德地图API,结合手机端上传的数据,实现了汽车的实时跟踪与轨迹回放。凭借JustGage插件,完成了虚拟仪表的动态更新。利用Highcharts图表插件,对行车数据进行了分析。借助高德地图提供的自定义地图功能,完成了对地图模块界面的重新设计。最后,通过模拟和实车试验,对数据采集和远程监控系统的各个功能模块进行了验证,通过对比分析,表明了数据采集系统的有效性和准确性以及远程监控系统的实时性,验证了方案的可行性。
水下机器人充油式模块化控制系统研制
这是一篇关于AUV,水下控制系统,充油式封装,模块化,ROS,CAN的论文, 主要内容为水下机器人在海洋探测和开发方面扮演重要角色,而水下控制系统是影响水下机器人智能性的关键因素。目前大多水下控制系统仍采用一体化干式封装,即测控单元模块均密封在同一个舱体中,拓展性和维护性较差。针对以上情况,本文总结了水下机器人设计及实际应用经验,通过对水下机器人常用测控需求的功能与模块定义划分、基于线缆导轨一体化设计封装底座和现场总线的模块间互联组网架构、电子元器件的有限元仿真分析、软管式压力补偿结构的充油式模块封装以及模块的故障识别等具体内容的研究,研制兼具嵌入式系统紧凑性和可编程逻辑控制器(PLC)模块化特点的水下机器人充油式模块化控制系统,并以AUV为应用载体,实现一套基于充油式模块化控制系统的AUV,验证水下机器人可通过将常规的一体式封装控制系统替换为本文设计的充油式模块化控制系统,以提升水下控制系统的可靠性、拓展性和易维护性。设计的充油式模块化控制系统硬件上以STM32芯片为主控制器,使用CAN总线来实现系统模块间的组网互联,将系统整体需求分解并设计对应不同功能的电路板卡。软件上基于μC/OS-III实时操作系统对主控板卡进行开发并实现了系统任务的逻辑处理,对多个子板卡通过裸机开发实现了对应的特定功能。除此之外,本文还进行了干舱测控系统与移动端监控平台设计。干舱测控系统搭载AUV中暂不能充油耐压的非自研模块和传感器,以Jetson Nano为嵌入式硬件平台,对传感器进行数据采集,同时基于ROS机器人操作系统使用话题通信实现节点之间的信息交互,通过Wi Fi使用UDP通信作为系统与移动端的通信方式。移动端监控平台软件实现了数据监测和运动控制的功能以供AUV在水面时的数据传输和调试。通过对充油式模块化控制系统各个模块的硬件功能测试,板卡耐油压测试、充油式模块耐压测试和高低温测试等模拟实际工作环境测试,多模块整体的组网联调和故障诊断测试,验证充油式模块化控制系统达到了预期设计目标。完成了AUV干舱测控系统的各节点功能测试以及AUV系统联调测试,结果表明整个AUV系统可以满足水下测控需求,验证了充油式模块化控制系统在AUV中应用的可行性。
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